Lezione 1 - Officina 99

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Programmazione in Python – Lezione 1
HapPy Python
Corso di programmazione in Python
Lezione 1
a cura del
Neapolis Hacklab
Corso di programmazione in Python – Lezione 1 - Neapolis Hacklab
Perchè un corso di Python ?
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Uno dei modi per contribuire alla diffusione
del software libero è, ovviamente, quello di
sviluppare, sia programmando nuovi
software che migliorando software esistenti
Programmare però può sembrare troppo
complicato a chi non ha mai sviluppato
software
In effetti la programmazione richiede studio
ed esercizio
Molti linguaggi sono difficili da imparare e
richiedono una conoscenza approfondita
dell'architettura dei computer
Perchè un corso di Python ?
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Python facilità il compito del programmatore
sollevandolo dalle operazioni di basso livello
tipiche di linguaggi come C e Pascal
Seguendo alcune semplici regole di sviluppo
è possibile creare software multi piattaforma
anche se non si conosce nel dettaglio
l'architettura su cui sarà eseguito
Facilitare lo sviluppo del software significa
permettere ad un numero maggiore di
persone di contribuire a progetti OpenSource
A chi è rivolto il corso ?
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A chiunque voglia sviluppare software open
●
A chi vuole scoprire un nuovo linguaggio
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A chi vuole riscoprire il piacere di
programmare
A chi vuole un linguaggio che gli permetta di
concentrarsi maggiormente sulle esigenze
che il software deve soddisfare più che al
modo si svilupparle
Nota importante !
A differenza di molti altri linguaggi Python unisce la
facilità di sviluppo alla flessibilità, stabilità e velocità
di esecuzione.
Python è utilizzato oggi in moltissimi campi dalle
applicazioni desktop allo sviluppo di application
server, dalle applicazioni multimediali alla gestione
di server.
Python è un linguaggio detto General-Purpose
ovvero adatto a svariati campi di applicazione
Cos'è Python ?
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Python è un linguaggio di programmazione
ad alto livello
E' OpenSource: rilasciato con licenza PSF
(Python Software Foundation License), GPL
compatibile
Ha una sintassi minimale
E' corredato da una libreria standard
vasta e completa
Cos'è Python ?
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Gestione tipi dinamica e forte
Gestione automatizzata della memoria
(Garbage Collection)
E' multi paradigma: permette la
programmazione iterativa, object-oriented e
funzionale.
Breve storia
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Concepito nel 1980 da Guido Van Rossum nel
CWI (istituto di ricerca nazionale olandese)
come successore del linguaggio ABC
Nel 1991 viene rilasciato il codice della
versione 0.9 con molte funzionalità ancora
da sviluppare
Nel 1994 viene rilasciata la 1.0 contenente la
maggior parte delle funzionalità migliori di
Python ancora presenti oggi
Breve storia
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●
Nel 2000 viene rilasciata la 2.0 che
conferisce al linguaggio un aumento delle
prestazioni e della stabilità
L'ultima versione rilasciata è la 2.5 che
aggiunge molte piccole novità alla sintassi
del linguaggio
Tutto il codice che sarà mostrato nel seguito
del corso è pienamente compatibile con la
versione precedente (2.4) di Python
Saranno evidenziati utilizzi di funzionalità
appartenenti dalla versione 2.5 in poi
Utilizzi
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Web: Zope application server, YouTube,
Google, Bittorrent
Sicurezza: molti software che eseguono test
di sicurezza sono scritti in Python
Grafica 3D: Maya e Blender integrano Python
per gli script di automazione
Video game: molti OpenSource e
commerciali integrano Python per
programmare il comportamento dei vari
elementi del gioco
Utilizzi
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●
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Python è un componente standard
nell'installazioni di FreeBSD, OpenBSD,
NetBSD, Mac OSX, Ubuntu, ecc.
Ubuntu lo utilizza per creare le interfacce
grafiche di gestione
Il software di installazione di Redhat linux e
Fedora linux (chiamato Anaconda) è scritto
interamente in Python
Il package manager di gentoo (emerge) è
scritto in Python.
Ecc. ecc. ecc. ecc.
Sintassi
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Python ha una sintassi minimale: non
utilizza simboli o parole chiave per delimitare
i blocchi di codice
L'identazione fa parte della sintassi del
linguaggio
Il risultato è codice ad alta leggibilità
Gestione tipi di variabili
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●
Gestione dinamica: le variabili possono
cambiare tipo nel corso dell'esecuzione del
codice. Non viene quindi effettuato alcun
controllo statico sul tipo di valore assegnato
ad una variabile.
Tipizzazione forte: le operazioni tra tipi di
dati diversi devono essere specificate
esplicitamente nel codice (casting). Non
vengono effettuate conversioni automatiche
dei tipi delle variabili.
Python Standard Library
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E' la libreria standard di Python che contiene
moduli delle più svariate funzionalità:
applicazioni web, interfacce grafiche,
database, aritmetica, espressioni regolari,
email, crittazione, xml, calendario, ecc.
L'installazione di Python comprende sempre
la libreria standard considerata elemento
fondamentale: la cosidetta filosofia
Batteries Included.
Python Standard Library
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●
Ogni modulo della libreria deve essere
compatibile con tutte le piattaforme su cui
Python può essere eseguito.
Esistono però funzionalità specifiche di ogni
sistema operativo non presenti su altri
sistemi. Per queste funzionalità la Python
Standard Library include altri moduli specifici
per ogni piattaforma evidenziando nella
documentazione l'utilizzo specifico per un
sistema operativo.
Estensione di Python
●
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L'architettura di Python è stata pensata per
permettere una semplice estensione del
linguaggio. E' possibile programmare moduli
di Python in linguaggio C, C++, Java. Ciò
permette di programmare parti
dell'applicazione in un linguaggio più
performante come il C per ottimizzare le
prestazione del software.
Python può essere utilizzato anche in
modalità Embedded ovvero intergrato in
altre applicazioni alle quali aggiunge un
motore di scripting interno.
Finalmente Python
●
Dopo questa panoramica su Python vediamo
ora una riga di codice... rigorosamente un
HelloWorld
print "Hello world!"
●
Ovviamente l'esecuzione di questa riga di
codice mostra a schermo il testo Hello
world!
Esecuzione di programmi in Python
●
Per eseguire codice in Python basta
chiamare l'interprete seguito dal nome del
file:
–
●
●
python helloworld.py
Per ogni file .py Python crea un file .pyc
contenente il codice compilato (o meglio
semicompilato)
Ciò velocizza il caricamento e l'esecuzione
dei file evitando la reinterpretazione del
codice Python
Un altro semplice esempio
nome = raw_input("Ciao, come ti chiami? ")
if nome:
print "Ciao", nome
else:
print "Devi dirmi il tuo nome"
●
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●
raw_input attende un input da tastiera e lo
restituisce quando viene premuto invio
Se la variabile nome non è vuota viene
visualizzato “Ciao nome”
Altrimenti da un altro messaggio
Un altro semplice esempio
nome = raw_input("Ciao, come ti chiami? ")
if nome:
print "Ciao", nome
else:
print "Devi dirmi il tuo nome"
●
●
Notare la sintassi: le istruzioni contenute
nell'istruzione if e else sono associate al
relativo blocco dagli spazi di identazione (in
questo caso una tabulazione ma sono
accettati anche spazi purchè coerenti)
I due punti indicano l'inizio di un blocco di
codice con una o più righe di istruzioni
Tipi di dati in Python
●
Python ha pochi tipi di dati nativi semplici
tipici di un linguaggio di programmazione:
–
Numerici: int, float, long, complex
–
Stringhe: str, unicode
–
Booleano: bool
–
Array: list, tuple, dictionary, set
–
Classi: type
Tipi di dati numerici - int
●
●
●
Il tipo intero in python corrisponde al long del
linguaggio C o Java
Utilizza 4 byte e possiede il segno
Può gestire numeri da -2 miliardi circa a +2
miliardi circa
a = 10
b = 1230
c = a + b
Tipi di dati numerici - long
●
●
●
●
Il tipo di dati long è un numero intero con
precisione illimitata
Può contenere numeri di qualsiasi
dimensione
L'unico limite (teorico) è la memoria della
macchina
I tipi int sono automaticamente convertiti in
long quando vengono superati i relativi limiti
a = 1500320l
b = 500l
c = a + b
Tipi di dati numerici - float
●
●
●
Il tipo dati float di python corrisponde al tipo
double del C
Utilizza 8 byte di memoria
Come noto per il C la sua precisione nei
calcoli dipende dalla macchina su cui
vengono eseguiti
a = 5.2
b = 102.0
c = a + b
Tipi di dati stringa - str
●
●
Il tipo di dati str rappresentano semplici
stringhe come per qualsiasi altro linguaggio
La maggior parte delle funzioni di
manipolazione delle stringhe in Python sono
metodi del tipo str.
nome = "Linguaggio di programmazione Python"
len(nome)
# => 35
nome.startswith("Ling")
# => True
nome.upper()
# => "LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE PYTHON"
nome.replace("Python", "OpenSource")
programmazione OpenSource"
# => "Linguaggio di
Tipi di dati boolean - bool
●
●
●
I tipi di dati bool si definiscono assegnando
alle variabili le parole chiave True o False
Fare attenzione che le lettere iniziali siano
maiuscole
Python è case-sensitive, ovvero fa differenza
tra maiuscole e minuscole, per cui la
variabile nome è diversa da NOME.
Tipi di array in Python
●
●
●
●
Liste: array dinamici corredati di tutti i
metodi per effettuare le più comuni
operazioni
Tuple: array statici. Non possono essere
modificati nell'esecuzione del software
Dizionari: sono i comuni array associativi
tipici di molti linguaggi
Set: array dinamici contenenti solo elementi
unici
Liste
●
●
●
Le liste sono semplici array
Ogni elemento è identificato da un indice
numerico con base 0. Gli elementi possono
non essere omogenei
Su di essi è possibile effettuare tutte le
operazioni base:
–
Creazione: lista = [1, 5, 10, 20, 8, 5]
–
Lettura: valore = lista[2] (ritorna 10)
–
Aggiunta: lista.append(34)
–
Eliminazione: del lista[3] (elimina il valore 20)
–
Modifica: lista[0] = 7 (modifica il primo elem.)
Liste
●
●
E' possibile utilizzare anche indici negativi
che indicano la lettura degli elementi
partendo dalla fine:
–
lista = [1, 5, 10, 20, 8, 5]
–
lista[-1] = 5
–
lista[-3] = 20
Il controllo di appartenenza di un elemento
ad un lista viene effettuato dall'istruzione in.
–
5 in lista
# True
–
11 in lista # False
Liste
●
●
●
Le liste supportano l'operazione di addizione:
–
lista = [1, 5, 10, 20, 8, 5]
–
lista2 = [11, 12, 15]
–
lista + lista2 = [1, 5, 10, 20, 8, 5, 11, 12,
15]
e di moltiplicazione
–
lista = [1, 5, 10]
–
lista * 3 = [1, 5, 10, 1, 5, 10, 1, 5, 10]
Per contare gli elementi contenuti si utilizza
la funzione len: len(lista) # 9
Liste
●
●
Partendo da una lista è possibile ricavare
un'altra lista che è una porzione della prima:
–
lista = [5, 10, 20, 1, 8, 9, 11]
–
lista[0:2] = [5, 10]
–
lista[3:4] = [1]
–
lista[3:-2] = [1, 8, 9]
I valori restituiti sono quelli che partono dal
primo indice compreso al secondo indice
escluso, separati da due punti
Tuple
●
●
●
●
●
Le tuple sono array che non permettono la
modifica durante il loro ciclo di vita
Hanno vari campi di applicazione
Le tuple hanno prestazioni nettamente
superiori a quelle delle liste
Permettono di proteggere il software da
eventuali attacchi XSS (Cross Site Scripting)
Parte delle operazioni delle liste sono
applicabili anche alle tuple
Tuple
●
Creazione: tupla = (4, 2, 50, 10, 30)
–
Le parentesi sono opzionali, ma è consigliato
utilizzarle per aumentare la leggibilità del codice
–
Sono necessarie quando la virgola può essere
ambigua: ad esempio se la tupla è utilizzata
come argomento di una funzione
–
Per creare una tupla con un singolo elemento è
necessario che l'elemento sia seguito dalla
virgola. Ad esempio: tupla = (10,)
Tuple
●
Parte delle operazioni delle liste sono
applicabili anche per le tuple:
–
tupla = (1, 5, 9, 2, 10, 51)
–
tupla[1]
#5
–
tupla[1:3]
# (5, 9)
–
tupla + (43, 20)
# (1, 5, 9, 2, 10, 51, 43, 20)
–
len(tupla)
#6
Tuple
●
Esempi di applicazioni delle tuple sono:
–
Ritornare più di un valore da una funzione
●
●
–
return (a, b, c)
# restituisce una tupla con tre
valori contenuti nelle variabili a, b e c
Ritornando una tupla invece che una lista si
risparmierà memoria e si velocizzerà l'esecuzione del
codice
Si può scambiare i valori di due variabili senza
utilizzare una terza variabile:
●
(a, b) = (b, a) anziché temp = a; a = b; b = a
Dizionari
●
●
●
I dizionari sono array associativi
Gli indici degli elementi possono essere di
qualsiasi tipo (tranne qualche eccezione)
Si creano utilizzando le parentesi graffe:
–
diz = {}
–
diz[“nome”] = “neapolis” # aggiunge un
elemento o lo aggiorna se già esistente
–
diz[“cognome”] = “hacklab”
–
diz[“nome”]
–
diz = {“nome”: “neapolis”, “cognome”:
“hacklab”}
# “neapolis”
Dizionari
●
●
Gli indici possono essere numerici, stringhe,
tuple e istanze*:
–
diz[10] = “numero 10”
–
diz[21.5] = “nuovo elemento con chiave
float”
–
diz[“abc”] = “def”
–
diz[“ok”] = 99
–
diz[(1,2,4)] = 5702.31
*(Istanze di classe, seconda lezione)
Dizionari
●
●
●
Metodi utili:
–
diz.keys(): restituisce una lista con tutte le
chiavi
–
diz.values(): restituisce una lista con tutti i
valori
–
diz.items(): restituisce una lista in cui ogni
elemento è una tupla di due elementi, il primo è
la chiave ed il secondo è il valore
Eliminare un elemento: del diz[chiave]. Ad
esempio del diz[“nome”]
Contare gli elementi di un dizionario:
len(diz)
Definire funzioni
●
●
●
Le funzioni in Python si definiscono con il
comando def seguito dal nome della
funzione
Segue poi l'elenco dei parametri tra
parentesi (opzionale)
Infine i due punti, che indicano l'inizio di un
blocco e l'elenco delle istruzioni. Attenzione
all'identazione che in Python è fondamentale
def funzione():
print "La mia prima"
print "funzione in Python"
funzione()
=> La mia prima
=> funzione in Python
Definire funzioni – i parametri
●
●
I parametri vengono specificati tra le
parentesi tonde accanto al nome della
funzione
Essendo Python un linguaggio dinamico non
bisogna specificare il tipo di variabile. Esso
cambiarà in base ai parametri che verranno
passati
def ciao(nome):
print "Ciao " + nome + "!"
ciao("Fabio")
=> Ciao Fabio!
●
I parametri opzionali vengono definiti
assegnando il relativo valore di default
def potenza(x, y=2):
return x**y
potenza(3)
=> 9
potenza(3, 3)
=> 27
●
●
y
x**y è in Python l'elevazione a potenza x
return è il classico comando che indica
quale valore la funzione deve ritornare
●
I parametri di una funzione possono essere
passati anche per “nome”:
def nuovoUtente(username, nome="", cognome="", id=None):
print "Inserimento nuovo utente nel database..."
print "Username:", username
if nome: print "Nome:", nome
if cognome: print "Cognome:", cognome
if id: print "ID:", id
nuovoUtente(username="myuser", cognome="mylastname",
nome="myname")
nuovoUtente("myuser2", id="0001")
●
Entrambe le chiamate alla funzione
nuovoUtente sono valide.
Il numero di parametri di una funzione può
essere dinamico:
●
def sommatoria(nome, *elementi):
print "Verra' calcolata la sommatoria per la variabile:",
nome
print "Numero di elementi:", len(elementi)
somma = sum(elementi)
print nome, "=", somma
sommatoria("X", 10, 30, 11, 5, 10, 74)
●
L'asterisco significa che la variabile
elementi sarà una lista contenente tutti i
parametri addizionali
–
La funzione sum è una funzione standard di
Python che restituisce la somma degli elementi
di una lista
●
Anche il numero di parametri passati per
nome può essere dinamico:
def canzone(nome, *tags, **proprieta):
print "Canzone:", nome
print "Tags:", tags
print "Altro:", proprieta
canzone("Verguenza", "ska", "punk", "rock", autore="Ska-P",
anno="1998")
=> Canzone: Verguenza
=> Tags: [“ska”, “punk”, “rock”]
=> Altro: {“autore”: “Ska-P”, “anno”, “1998}
●
Il doppio asterisco della variabile proprieta
indica che essa conterrà tutti i parametri
aggiuntivi passati per nome
Ciclo For
●
●
●
La sintassi del ciclo For è semplice e intuitiva
Necessita di una lista o una tupla su cui
scorrere
Assegna ad una variabile, uno per volta, ogni
elemento della lista ed esegue il codice
assegnato
nomi = ["Homer Simposon", "Peter Griffin", "Nerd Flanders",
"Monty Python"]
for nominativo in nomi:
(nome, cognome) = nominativo.split(" ")
print "Le iniziali di", nominativo, "sono", nome[0] +
cognome[0]
Ciclo For
"Monty Python"]
cognome[0]
●
●
Alla variabile nominativo viene assegnato
ogni valore della lista nomi uno per volta
Il comando split divide una stringa per il
separatore specificato come parametro
restituendo la lista delle sottostringhe:
–
“Homer Simpson”.split(“ “) => [“Homer”,
“Simpson”]
Ciclo For
"Monty Python"]
# 1
# 2
# 3
cognome[0]
# 4
●
●
●
La riga 3 è una forma ridotta per assegnare
ogni elemento della lista, restituito dalla
funzione split, ad una variabile
In questo caso a nome sarà assegnato il
primo elemento, a cognome il secondo
Funzione solo se il numero degli elementi è
uguale da entrambe le parti
Formattazione di stringhe
●
●
●
●
La funzionalità di formattazione delle
stringhe è tanto semplice quanto utile
Ha lo scopo di costruire stringhe da
concatenazioni di una o più variabili
Il funzionamento è quello classico dei
template in cui c'è un testo statico e dei
segnaposto che vengono sostituiti dai valori
della variabili passate
In Python l'operatore di formattazione delle
stringhe è %
●
Il tutto necessita di una stringa con gli
appositi segnaposti e una tupla con i valori
da sostituire nella stringa
nome = "Homer"
username = "homers"
saluto = "Ciao %s, il tuo username e' %s." % (nome,
username)
# => "Ciao Homer, il tuo username e' homers"
●
●
I segnaposti si indicano con % seguiti da un
carattere che indica il tipo di variabile da
sostituire
Al primo segnaposto sarà sostituita la prima
variabile della tupla, al secondo segnaposto
la seconda variabile della tupla, e così via
●
%s indica che la variabile da sostituire è una
stringa. Nel caso in cui la relativa variabile
non fosse una stringa Python la sostituisce
con la sua rappresentazione in stringa:
–
“ciao %s” % (“Peter”,) # => “ciao Peter”
–
“ciao %s” % (100,)
–
“ciao %s” % ([1,2,3],) # => “ciao [1,2,3]”
–
“ciao %.5s” % (“HomerSimpson”,)
# => “Homer”
.5 indica la lunghezza massima della stringa
–
“ciao %5s” % (“no”,) # => “ciao no” (senza il
punto indica la lunghezza minima
# => “ciao 100”
●
●
%d e %i formattano numeri interi
%5d indica la stringa risultante deve essere
minimo di 5 caratteri. Se la conversione in
stringa del numero è minore di 5 caratteri
vengono aggiunti degli spazi all'inizio. Se il 5
viene preceduto da uno zero saranno
aggiunti degli zeri anché spazi all'inizio del
numero
–
“num %5d” % (99,)
# => “ 99” (tre spazi)
–
“num %05d” % (99,) # => “00099” (tre zeri)
●
●
●
●
%f formatta i numeri in virgola mobile (float)
%.3f formatta il numeri visualizzando
massimo tre cifre decimali
%5f o %05f come per il numero intero. Non
specificando le cifre decimali ne vengono
visualizzte 6 di default
%010.3f formatta il numero visualizzando
tre cifre decimali e nel caso in cui tutto il
numero sia inferiore a dieci caratteri
aggiunge degli zeri all'inizio
–
“%010.3f” % (99.34,) # => “000099.340”
●
●
Esistono anche altri tipi di segnaposto come:
%x per visualizzare numeri in esadecimale,
%o per ottale, %g per il formato
esponenziale. La sintassi è identica a quella
dei segnaposti visti in precedenza. Per
ulteriori dettagli riferirsi alla documentazione
ufficiale
La formattazione delle stringhe è utile
perchè permette di creare stringhe inserendo
valori di altro tipo senza effettuare il casting
dei tipi

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